本發(fā)明涉及一種冶金技術(shù)，具體說，涉及一種深度耐低溫?zé)彳坔型鋼及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：我國西北、東北地區(qū)冬季氣溫寒冷，結(jié)構(gòu)用鋼對沖擊韌性的要求需要達到-50℃左右；另外在海上石油平臺建設(shè)、極地開發(fā)、等特殊使用方面，以及出口俄羅斯等國家要求熱軋h型鋼滿足-50℃至-70℃沖擊韌性技術(shù)要求。例如歐洲標準en10025-3生產(chǎn)的s275nl、s355nl、s420n、s460nl系列要求-50℃沖擊功≥27j；日標sla325、sla365等鋼號要求-55℃沖擊功，俄標гост27772-88生產(chǎn)的с345、с345к、с375鋼號要求-70℃沖擊功≥29j。熱軋h型鋼保證低溫沖擊韌性的技術(shù)手段主要有兩種途徑：一種是通過軋鋼過程中控軋控冷實現(xiàn)細晶強化，達到保證低溫沖擊韌性的目的；另一種是通過添加保證低溫沖擊韌性的鎳、鉬等合金成分達到低溫沖擊韌性高目的。這兩種途徑都存在明顯不足，控軋控冷細晶強化工藝在生產(chǎn)中非常難以控制，對軋機要求高，溫度控制難以實現(xiàn)而且合格率較低，同時對生產(chǎn)節(jié)奏影響大，不適合連續(xù)批量生產(chǎn)，另外采用控軋控冷細晶強化工藝后的型鋼焊接后焊縫相對基體硬度低；第二種途徑是添加大量鎳、鉬合金使低溫沖擊韌性大幅度降低，但是由于鎳鉬成本太高，經(jīng)濟生產(chǎn)難以實現(xiàn)。尋求生產(chǎn)一種低于-40℃至-60℃低溫沖擊韌性穩(wěn)定而且生產(chǎn)成本低廉的h型鋼非常重要，且具有重大經(jīng)濟與社會效益，對中國h型鋼產(chǎn)品的完善，對我國由鋼鐵大國向鋼鐵強國轉(zhuǎn)變具有重大現(xiàn)實意義。目前要求深度低溫沖擊韌性要求的熱軋h型鋼一般為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，其中以q345級別應(yīng)用較廣泛。q345級別c、d、e級鋼要求具有良好的低溫韌性，gb/t1591-2008要求q345e鋼縱向-40℃≥34j。目前，對q345級別低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼主要采取鈮、釩、鈦微合金化和控軋控冷相結(jié)合的工藝提高鋼材綜合性能，特別是低溫沖擊韌性。其強化機制是沉淀強化和細晶強化，后者對韌性也是有益的。在q345級別h型鋼的實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)鈮、釩、鈦單一或組合微合金化和控軋控冷工藝后，低于-40℃沖擊功波動較大且合格率不高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種深度耐低溫?zé)彳坔型鋼及其生產(chǎn)工藝，通過添加微量合金元素nb、ti，并優(yōu)化生產(chǎn)工藝方法使材料的力學(xué)性能達到深度低溫沖擊要求。技術(shù)方案如下：一種深度耐低溫?zé)彳坔型鋼，其化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比計，包括：c0.08-0.12％，si0.15-0.30％，mn1.45-1.60％，p≤0.02％，s≤0.020％，alt0.025～0.050％，ti0.01～0.02％，nb0.003～.005％，其余為鐵和雜質(zhì)。進一步：[n]≤40％，[o]≤20％，[h]≤2.5ppm。一種深度耐低溫?zé)彳坔型鋼的生產(chǎn)工藝，包括：轉(zhuǎn)爐冶煉；采用硅錳和錳鐵脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧，質(zhì)量百分比計，轉(zhuǎn)爐終點控制目標值包括：c≥0.06％，p＜0.010％，出鋼溫度≥1640℃；lf精煉過程中，全程底吹氬攪拌，精煉后期加入鈮鐵及鈦鐵；vd真空冶煉過程中，深真空時間≥15min，真空度≤0.1kpa，軟吹時間≥15min；連鑄異型坯；鋼水過熱度δt≤30℃，目標值δt≤20℃，采用恒拉速操作；h型鋼的軋制；加熱溫度1150℃-1300℃，初軋溫度1100℃-1280℃，終軋溫度880℃-950℃；得到的深度耐低溫?zé)彳坔型鋼，其化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比計，包括：c0.08-0.12％，si0.15-0.30％，mn1.45-1.60％，p≤0.02％，s≤0.020％，alt0.025～0.050％，ti0.01～0.02％，nb0.003～.005％，其余為鐵和雜質(zhì)。優(yōu)選的：精煉后鋼水成分的質(zhì)量分數(shù)目標值，c0.10％，si0.20％，mn1.50％，p≤0.015％，s≤0.010％，nb0.004％，alt0.03％，ti0.01％。優(yōu)選的：轉(zhuǎn)爐冶煉時，采用擋渣出鋼，擋渣失敗必須扒渣；軋制完成后進行高壓水除鱗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：1、從成分上本專利嚴格控制b含量加入上限為0.002％，在實際工業(yè)生產(chǎn)中有數(shù)據(jù)顯示b元素的過多加入直接影響鋼材的延性及沖擊性，當(dāng)b含量加入超過0.003％時延性及沖擊性能明顯下降。本發(fā)明采用低碳、低硅、高猛，嚴格控制硼含量上限，控鋁、控制氣體含量的冶煉工藝。2、本發(fā)明可實現(xiàn)萬能軋機終軋最后一道次機前溫度在880℃-950℃內(nèi)進行h型鋼高溫終軋，軋制過程不進行控制冷卻，以熱軋態(tài)進行交貨使用，鋼材具有良好的綜合力學(xué)性能。3、本發(fā)明產(chǎn)品成分設(shè)計合理，通過添加微量合金元素nb、ti，并優(yōu)化生產(chǎn)工藝方法使材料力學(xué)性能達到深度低溫沖擊要求，又能以最簡便、高效的方法生產(chǎn)和制造，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明首次采用異型坯冶煉過程中添加nb+ti復(fù)合微合金生產(chǎn)深度低溫?zé)彳坔型鋼，生產(chǎn)成本遠低于鎳元素的使用。4、本發(fā)明實現(xiàn)了異型坯生產(chǎn)深度低溫?zé)彳坔型鋼的規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)?？蓾M足銷售h型鋼品種的多元化，為包鋼實現(xiàn)歐標、美標、英標、日標、俄羅斯標準的中度低溫用h型鋼(0℃、-20℃)及深度低溫(-40℃)用h型鋼系列產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。5、包晶含nb鋼冶煉的同時，鋼中al含量控制在0.025％以上，異型坯水口易產(chǎn)生蓄死現(xiàn)象，加大了連鑄坯的澆注及拉鋼難度。在本發(fā)明成分設(shè)計下，執(zhí)行上述工藝生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品深度低溫性能凸顯優(yōu)異，鑄坯內(nèi)部組織細密，無缺陷，熱軋后產(chǎn)品獲得了優(yōu)異的深度低溫性能。附圖說明圖1是本發(fā)明中不同溫度與v型沖擊功間的關(guān)系圖；圖2是本發(fā)明中不同溫度與u型沖擊功間的關(guān)系圖；圖3是本發(fā)明中金相組織(f+b+p)圖；圖4是本發(fā)明中sem下觀察組織(f+b+p)圖；圖5是本發(fā)明中斷口擴展區(qū)為解理+韌窩的微觀組織圖；圖6是本發(fā)明中位錯與析出物的微觀組織圖；圖7是本發(fā)明中能譜分析析出物成分的微觀組織圖。具體實施方式下面參考示例實施方式對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。深度耐低溫?zé)彳坔型鋼的生產(chǎn)工藝，包括：鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、lf精煉、vd真空冶煉、連鑄異型坯、h型鋼的軋制、矯直、入庫，具體包括以下步驟：步驟1：轉(zhuǎn)爐冶煉；采用硅錳和錳鐵脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧。采用擋渣出鋼，擋渣失敗必須扒渣。轉(zhuǎn)爐終點控制目標值(質(zhì)量百分比)：c≥0.06％，p＜0.010％，出鋼溫度≥1640℃步驟2：lf精煉；全程底吹氬攪拌，根據(jù)情況吹大氬氣量，精煉造白渣，精煉后期加入鈮鐵及鈦鐵。步驟3：vd真空冶煉；深真空時間≥15min，真空度≤0.1kpa，軟吹時間≥15min；精煉后鋼水成分目標值(質(zhì)量分數(shù)％)，c0.10％，si0.20％，mn1.50％，p≤0.015％，s≤0.010％，nb0.004％，alt0.03％，ti0.01％。步驟4：連鑄異型坯；液相線溫度tl＝1518℃；鋼水過熱度：δt≤30℃，目標值δt≤20℃；采用恒拉速操作。步驟5：h型鋼的軋制；在保證型鋼尺寸的基礎(chǔ)上采用軋制規(guī)程中的下限溫度進行軋制，加熱溫度1150℃-1300℃，初軋溫度1100℃-1280℃，終軋溫度880℃-950℃。軋制完成后進行高壓水除鱗，取生產(chǎn)樣進行夾雜物、組織、晶粒度評定及性能檢驗。成品深度耐低溫?zé)彳坔型鋼，其化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比計，包括：c0.08-0.12％，si0.15-0.30％，mn1.45-1.60％，p≤0.02％，s≤0.020％，alt0.025～0.050％，ti0.01～0.02％，nb0.003～.005％，[n]≤40％，[o]≤20％，[h]≤2.5ppm。技術(shù)指標1、鑄坯表面質(zhì)量要求：鑄坯表面無裂紋、結(jié)疤、砂眼、夾雜、氣孔及針孔等缺陷。2、非金屬夾雜物鋼材的非金屬夾雜物應(yīng)按gb/t10561標準評定，夾雜物評級見表1。表1夾雜物要求單位級abcdds≤1.5≤1.0≤1.5≤2.0≤2.03、晶粒度晶粒度不小于7級，晶粒不均勻性應(yīng)在三個級別范圍內(nèi)，金相組織為珠光體+鐵素鐵。4、力學(xué)性能表2力學(xué)性能實施例1煉鋼廠冶煉含鋁鋼，三流拉鋼，拉速較低(0.6m/min～0.9m/min)，過熱度20℃～22℃，鑄坯溫度低，拉鋼過程出現(xiàn)蓄水口現(xiàn)象，煉鋼廠為保生產(chǎn)及時更換水口，以較低的拉速獲得了良好的鑄坯質(zhì)量。表3為化學(xué)成分，表4為冶煉過程參數(shù)。軌梁廠軋制h300х150х6.5х9規(guī)格型鋼，對含nb鋼不進行控制軋制，ccs機前不進行待溫，q345e(低碳含nb)軋制溫度測溫槍測定如下：入bd1溫度：1139℃、1133℃最后一道次機前溫度：1128℃最后一道次機后溫度：1066℃入ccs溫度：1008℃最后一道次機前溫度：872℃、858℃最后一道次機后溫度：904℃、889℃、880℃、885℃、887℃、858℃表3工業(yè)試制成分(質(zhì)量分數(shù))％熔煉號csimnpsalnbti153005880.110.281.470.0100.0100.0440.0470.015表4冶煉過程參數(shù)如圖1所示，是本發(fā)明中不同溫度與v型沖擊功間的關(guān)系圖；如圖2所示，是本發(fā)明中不同溫度與u型沖擊功間的關(guān)系圖。從軋制h型鋼生產(chǎn)線的熱鋸處取樣，h型鋼自然冷卻至室溫后從翼板處取樣進行力學(xué)性能及金相組織檢測，力學(xué)性能見表5、表6，組織、夾雜、晶粒度評定見表7。表5拉力三項爐號relrm延伸冷彎(d＝2a)15300583457.68583.0830.10合格表6不同溫度沖擊韌性如圖3所示，是本發(fā)明中金相組織(f+b+p)圖；如圖4所示，是本發(fā)明中sem下觀察組織(f+b+p)圖；如圖5所示，是本發(fā)明中斷口擴展區(qū)為解理+韌窩的微觀組織圖；如圖6所示，是本發(fā)明中位錯與析出物的微觀組織圖；如圖7所示，是本發(fā)明中能譜分析析出物成分的微觀組織圖。表7高倍組織評定本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁12